某110kV變電站在進(jìn)行10kV線(xiàn)路送電時(shí)，運(yùn)行人員通過(guò)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)10kVⅡ段電壓不平衡（10kV母聯(lián)斷路器在分閘狀態(tài)），Ua=61.4kV,Ub=74.1kV,Uc=50.9kV, 3U0=30V。

運(yùn)行人員查看10kVⅡ段保護(hù)裝置， Ua=60.9V,Ub=100.1V,Uc=38.1V,Uab=123.3V，Ubc=103.1V，Uca=75.0V，3U0=31.2V。并且保護(hù)裝置所有數(shù)據(jù)波動(dòng)較大。

通過(guò)分析以上數(shù)據(jù)，變化前10kVⅡ段系統(tǒng)相電壓不平，線(xiàn)電壓也不平衡。運(yùn)行人員隨機(jī)將10kVⅡ段電壓不平衡退出運(yùn)行，通過(guò)觀察10kVⅡ段電壓互感器、避雷器外觀無(wú)損壞痕跡。

1、設(shè)備故障檢查過(guò)程

1.1 外觀檢查情況

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)10kVⅡ段電壓互感器、避雷器進(jìn)行外觀檢查，并無(wú)發(fā)現(xiàn)有放電、損壞等現(xiàn)象。電壓互感器二次端子接線(xiàn)無(wú)松動(dòng)跡象。

1.2 電壓互感器檢查試驗(yàn)

針對(duì)10kV系統(tǒng)相電壓不平，線(xiàn)電壓也不平衡。根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，首先對(duì)該電壓互感器一次繞組末端“N”進(jìn)行緊固檢查，未發(fā)現(xiàn)松動(dòng)或斷線(xiàn)跡象。同時(shí)對(duì)該電壓互感器進(jìn)行電氣試驗(yàn)，表1為相應(yīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表1 10kVⅡ段電壓互感器試驗(yàn)數(shù)據(jù)

從表1試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果，查找電氣試驗(yàn)規(guī)程，電壓互感器的直流電阻互差未超出規(guī)程規(guī)定的±5%，絕緣電阻大于規(guī)定值1000 MΩ、繞組變比未超出規(guī)程規(guī)定的±5%。根據(jù)狀態(tài)檢修規(guī)程，屬于正常狀態(tài)，排除電壓互感器對(duì)電壓不平衡的影響。

1.3 避雷器檢查試驗(yàn)

由于電壓互感器和避雷器存在電氣上的連接，所以排除電壓互感器的故障原因外，隨即對(duì)避雷器進(jìn)行電氣試驗(yàn)檢查，表2為試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表2 10kVⅡ段避雷器試驗(yàn)數(shù)據(jù)

從表2試驗(yàn)結(jié)果可知， C相絕緣電阻為0，B相絕緣電阻為200MΩ.A相絕緣電阻為100000 MΩ。B相和C相絕緣電阻小于規(guī)程規(guī)定的1000 MΩ。直流試驗(yàn)：A相避雷器在1mA直流泄露電流對(duì)應(yīng)的電壓值為26.3k

取其電壓75%（26.3×0.75=19.4 kV）泄露電流小于50μA。B、C兩相直流試驗(yàn)失敗。檢查至此，確定為10kVⅡ段系統(tǒng)避雷器發(fā)生故障，從而引起電壓的不平和數(shù)據(jù)的起伏變化。

2 故障原因分析

分析認(rèn)為，由于系統(tǒng)中的C相避雷器絕緣電阻為零，C相其內(nèi)部金屬?gòu)椘l(fā)生完全變形，導(dǎo)致其化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆的變化，失去其固有的電氣性能。

B相避雷器絕緣電阻為200MΩ，其內(nèi)部金屬氧化物彈片未完全發(fā)生變形，其避雷器的電氣性能未完全失去其固有的電氣性能。

通過(guò)采集到的電壓數(shù)據(jù)可以得知，由于B相避雷器未完全失去電氣性能，承受工作電壓時(shí)，其內(nèi)部的金屬?gòu)椘l(fā)生導(dǎo)通、斷裂的交替變化，從而出現(xiàn)了B相電壓的變化。同時(shí)判斷C相電壓變化是由于該相避雷器的電氣性能發(fā)生變化過(guò)長(zhǎng)、持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，可能起始于B相之前，終止于B相之后。

當(dāng)避雷器承受高于持續(xù)運(yùn)行電壓的工頻交流耐壓時(shí)，避雷器的工作特性取決于避雷器的生產(chǎn)工藝水平。隨后將該廠家生產(chǎn)的避雷器定義為1號(hào)試品，并選取具有良好生產(chǎn)工藝和電氣性能的南陽(yáng)金冠避雷器定義為2號(hào)試品，進(jìn)行耐壓試驗(yàn)、溫度變化試驗(yàn)、直流泄露電流試驗(yàn)。

首先進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，并觀察避雷器外觀變化，表3為相應(yīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表3 交流耐壓試驗(yàn)時(shí)的發(fā)熱情況

完成交流耐壓試驗(yàn)后，進(jìn)行溫度變化試驗(yàn)，并用紅外成像儀記錄試品溫度變化，表4試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表4 溫度變化試驗(yàn)對(duì)比情況

完成溫度變化試驗(yàn)后，進(jìn)行直流泄漏電流測(cè)試試驗(yàn)，用微安表或者毫安表監(jiān)測(cè)泄漏電流值，表5為相應(yīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表5 直流泄漏電流測(cè)試試驗(yàn)

完成試驗(yàn)后，試驗(yàn)人員解體了#1試品的故障避雷器，具體情況見(jiàn)圖1、2、3。通過(guò)圖片發(fā)現(xiàn)，1#試品故障避雷器頂端密封不嚴(yán)，硅橡膠外套與閥體之間粘合不嚴(yán)，有明顯空隙，長(zhǎng)期運(yùn)行必然受潮，同時(shí)1號(hào)試品玻璃纖維樹(shù)脂產(chǎn)生裂紋，閥芯外部為瓷制品，解體后發(fā)現(xiàn)瓷套多處斷裂，閥芯已斷成多節(jié)，嚴(yán)重老化，不滿(mǎn)足運(yùn)行要求。

圖1 1號(hào)試品分解圖

圖2 1號(hào)試品玻璃纖維樹(shù)脂產(chǎn)生裂紋

圖3 1號(hào)試品瓷套多處斷裂、老化

查找出故障原因，更換10kV系統(tǒng)Ⅱ段避雷器，重新投入后，通過(guò)后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)：Ua=61.1kV,Ub=61.3kV,Uc=60.9kV,3U0=2.3V 運(yùn)行人員隨機(jī)測(cè)量保護(hù)裝置電壓，數(shù)據(jù)如下Ua=60.9V,Ub=60.1V,Uc=59.1V,Uab=100.3V，Ubc=100.1V，Uca=100.0V，3U0=0.2V。系統(tǒng)電壓恢復(fù)正常，故障消除。

3 結(jié)?論

本文中筆者利用交流耐壓、溫度變化、直流泄露試驗(yàn)等多種方法對(duì)故障避雷器進(jìn)行了診斷分析。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果得出，10kVⅡ段避雷器存在制造工藝的缺陷，致使避雷器在承受超過(guò)額定電壓時(shí)，避雷器發(fā)生完全形變，失去固有的電氣特性。同時(shí)為防止此類(lèi)故障再次發(fā)生，總結(jié)如下經(jīng)驗(yàn)。

1、加強(qiáng)10kV系統(tǒng)電氣設(shè)備在投運(yùn)前的驗(yàn)收工作， 其中，斷路器、電壓互感器、避雷器的驗(yàn)收工作尤為重要。

2、在以后的工作中吸取此次事故的教訓(xùn)，加強(qiáng)此類(lèi)設(shè)備的檢查、校驗(yàn)、電氣試驗(yàn)工作，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行處理。尤其此次避雷器所暴露的問(wèn)題，在10kV系統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行工頻交流耐壓時(shí)，確保母線(xiàn)設(shè)備間隔的避雷器處于退出狀態(tài)。當(dāng)工頻交流耐壓超過(guò)避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓時(shí)，加壓試驗(yàn)不能超過(guò)1分鐘，如果時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，容易導(dǎo)致避雷器的熱膨脹，從而引起避雷器失去其固有的電氣性能。?

3、在電氣設(shè)備運(yùn)行、試驗(yàn)、檢修發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)高度重視、認(rèn)真分析，結(jié)合理論知識(shí)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，徹底解決故障，防止故障電器設(shè)備的帶電運(yùn)行。

本文編自《電氣技術(shù)》，論文標(biāo)題為“一起10kV系統(tǒng)電壓不平的分析及處理”，作者為張浩然、劉靜、梁睿。